Forums des énergies : société, écologie et technologies propres

Un appareil primé récupère de l’énergie à partir des vibrations des voies ferrées

vendredi 30 novembre 2012, par Bernard Neumeister

Une grande partie de l’énergie mécanique en abondance autour de nous est irrégulière et oscillatoire et peut être un peu difficile à exploiter efficacement. Les systèmes de récupération énergétique typiques ont tendance à être conçus pour des applications de faible puissance dans la gamme des milliwatts, mais des chercheurs de l’Université Stony Book de New York ont développé un nouveau récupérateur d’énergie électromagnétique en instance de brevet capable d’exploiter les vibrations d’une locomotive roulant sur un tronçon de voie pour alimenter des feux de signalisation, les systèmes de surveillance des ouvrages ou encore surveiller les commutateurs.

Quand un train roule sur la voie, la charge qu’il exerce sur la voie provoque une déviation verticale. Ce déplacement pourrait donner naissance à un appareil de régénération comme un récupérateur électromagnétique et générer assez de puissance pour faire fonctionner des applications ferroviaires locales, ce qui est particulièrement utile dans les zones reculées où l’électrification n’est pas rentable. Récupérer une telle énergie est beaucoup plus efficace avec un déplacement régulier et unidirectionnel, mais les vibrations causées par la voie d’un train en mouvement sont de type impulsionnel, bidirectionnel et quelque peu erratique.

Le professeur Lei Zuo et les étudiants Gopinath Reddy Penamalli, Teng Lin et John Wang des cycles supérieurs du département de Génie Mécanique de l’Université disent avoir conçu un nouveau récupérateur capable de convertir des vibrations irrégulières et oscillantes de voies de chemin de fer en un mouvement de rotation unidirectionnelle régulée, semblable à la façon dont un redresseur de tension convertit le courant alternatif en courant continu.

"Les Etats-Unis ont les voies de chemin de fer les plus longues du monde, avec environ 225 000 km, qui sont souvent dans des régions éloignées", a déclaré le professeur Zuo. "Il est très important mais aussi très coûteux d’alimenter l’infrastructure électrique sur les côtés de la voie comme les feux de signalisation, les croisements, les aiguillages et les capteurs de surveillance. Notre invention (le redresseur de mouvements mécaniques à base du récupérateur d’énergie de la voie de chemin de fer) peut exploiter 200 watts d’énergie électrique à partir de déviations de la voie provoquées par le train afin d’alimenter les équipements électriques côté voie. En utilisant deux embrayages unidirectionnels, le redresseur innovant de mouvement mécanique convertit le mouvement de vibration irrégulière de haut en bas, en une rotation unidirectionnelle du générateur, rompant ainsi le défi fondamental de la récupération de l’énergie de vibration et offrant des avantages significatifs en termes de rendement élevé et une grande fiabilité"

Les forces d’impact à partir de chargements/déchargements répétés devraient également être réduites grâce à l’incorporation d’un volant d’inertie pour stabiliser le générateur. Selon le professeur Zuo, la technologie permet au générateur de tourner dans une direction avec une vitesse constante dans une zone où la vitesse est plus efficace, et modifie l’influence négative de l’inertie dans un mouvement positif, ce qui réduit les contraintes mécaniques et augmente la fiabilité du système. Des essais sur banc de prototypes ont donné lieu à un rendement mécanique comprise entre 55 et 72 %.

"Une telle conception évite non seulement les problèmes de frottement et les chocs induits par le mouvement d’oscillation, mais nous permet également de tirer pleinement parti des fonctionnalités semblables à des impulsions de vibration de la voie pour récupérer plus d’énergie" précise t-il.

Le Professeur Zuo estime que la mise en œuvre d’un tel dispositif pourrait économiser plus de 10 millions de dollars en coûts de fourniture d’alimentation de la voie pour le état de New York, avec une réduction de 3.000 tonnes de dioxyde de carbone chaque année.

"Si 10.000 unités de récupérateurs d’énergie de 200 watts étaient déployées dans l’état de New York avec un cycle de fonctionnement de 20 %, les avantages énergétiques seraient de 400.000 watts, soit 3,5 x 10^6 kWh par an", a-t-il expliqué. "Avec un prix moyen de 0,14 dollars par kWh d’électricité pour le secteur des transports, cette économie annuelle d’électricité sera d’un demi-million de dollars pour leur seul état de New York"

L’équipe a été récompensée par "The Best Application of Energy Harvesting" lors de la remise des récompenses du "3rd Energy Harvesting and Wireless Sensor Networks USA", évènement qui s’est tenu à Washington le 7 Novembre - 8, et a déjà accordé des licences pour sa technologie au Electric Truck/Harvest NRG pour la commercialisation.

Christophe a écrit :pas retrouvé help